五、液压缸的密封
漏油是液压传动的多发病，漏油有内泄和外漏之分。所谓内泄是发生在液压缸内部的漏损，如高压无杆腔的压力油通过活塞与缸壁间的间隙流向低压的有杆腔进入油箱，外漏则是油液漏出液压缸外部。如油液沿活塞杆漏到液压缸的外部。内泄和外漏都是不允许的。目前防外漏的办法是采用各种形式的密封装置，密封形式很多选择主要介绍。
1、间隙密封
间隙密封是利用相对运动件之间的微小间隙起密封作用的。液压统中的液压泵和各种控制阀大多采用这类密封，液压缸基本不使用这种密封。在这里不再过多叙述。
2、接触密封
接触密封又叫填料密封，填料被充填在两个需要密封的零件之间，靠密封件本身的弹性变形实现密封。在一定压力范围内，其密封能力随压力升高而提高。在磨损后还有一定的自动补偿能力。接触密封的形式颇多，仅介绍液压缸中使用的几种密封。
⑴ O形密封圈
O形密封圈断面为圆形，它由耐油橡胶等材料制成。它可以用在两
个固定面之间也可用在两个相对运动面之间起密封作用。图10是它的密封机理，O形圈装入密封槽后，由于槽深H小于O形圈断面直径d0使O形圈受压缩状态，见图10a，此时靠O形圈自身的弹性接触压力自行密封；当弹性接触压力Pm比流体压力P1大时，就不会造成泄漏。避免液压过高时O形圈被挤入密封槽的间隙中损坏。当O形圈用作运动密封时液体压力超过10MPa。若O形圈是单向受压的，在它的非受压侧加一个挡圈，若是双向受压，则在它的两侧各加一个挡圈，见图10b、c，用在端面固定密封时，由于间隙C较小液体压力没超过30Mpa时，一般不加挡圈。
O形圈及其挡圈的规格以及沟槽尺寸均有标准，可从有关设计手册中查阅。由于O形圈密封阻力较大，自动补偿能力差，在液压缸中常常用于固定密封，运动面间密封大多采用唇形密封。
⑵ 唇形密封圈
唇形密封圈也有多种形式，现以常用的YX形密封圈来说明它们的机理。YX形密封分轴用和孔用两种，孔用密封圈用于活塞与缸筒之间的密封，轴用密封圈用于活塞杆与导向套之间的密封，YX形密封中间有一个凹座，凹座朝向被密封的液体，因此液压就通过唇部直接作用于部分密封面上。通常其底部不与周围的部件接触，且密封圈侧面自底部至唇部开始是相平行。压力升高时，唇口在压力作用下向外扩展，使唇边更紧地贴合密封面，随着压力的进一步升高，更大部分的密封面与周围部件相接触。图11画出各种压力作用下唇形密封圈的典型变形率。
⑶ 组合密封
组合密封是一种较理想的密封，通常将改性的聚四氟乙烯制成滑环和O型圈一起安装在密封槽里组成。滑环在O形密封圈预应力作用下，始终保持与密封面产生接触压力保证密封。组合密封分孔用组合滑环（格莱圈）如图12a和轴用组合滑环（斯特封）如图12b，组合密封的结构形式，密封机理，材料选择都与其它密封不同，是一种较新的密封形式。目前国内外大多数厂家普遍采用这种密封。有关沟槽尺寸可以从产品样本中查到。
六、液压缸设计计算
1、液压缸的作用力和布置方式
根据总体设计，CDZ50登高平台消防车用于改变臂架幅度的变幅液压缸的最大推力F1=61191.98kg，液压缸系两端铰支，液压缸全缩时两端铰点距离L1=2242mm，工作行程L2=2087mm，臂架停止动作时变幅液压缸进出口闭死，此时液压缸内的封闭压力叫闭锁压力。
2、液压缸缸径的计算
液压缸的缸径指缸筒的内径，它决定了液压缸的推力和推出速度。工作时因回油管直接与液压油箱相通，回油压力PO=0，液压系统最高工作压力P=21Mpa，则缸筒内径：
D=
=
19.762cm = 197.62mm
取D=200mm
其中：D——缸筒的内径
F1——液压缸最大推力
P——液压缸最高工作压力
η——液压缸总效率，通常取η=95%
3、液压缸壁厚计算：
当壁厚δ大于缸径的
即δ＞
时，按厚壁筒公式计算：
δ=
当臂厚δ小于或等于缸径D的时,按薄壁筒公式计算,
δ=
式中：P——液压缸最大工作压力（MPa）
[σ]——许用应力（Mpa），[σ]=
，其中，σb为材料强度极限，n 为安全系数；通常取n=3.5～5，
δ——缸筒的壁厚（mm）
45 号钢的强度极限σb=650Mpa，对于臂架式登高平台消防车，属中型工况，故安全系数为4，对应的[σ]=
。
变幅缸闭锁压力：
P′=
闭锁压力P′小于最高工作压力P=21Mpa，所以计算壁后应以P作为最大工作压力，闭锁压力小于工作压力常采用薄壁公式计算：
δ=
用薄壁筒公式正确。参照无缝钢管系列（YB231-77） ，并考虑留有加工余量，选用φ245×25无缝钢管。
4、活塞杆计算
通常由速比μ算出，速比是液压缸缩回速度与伸出速度之比即
μ=
。
速比总大于1，速度比越大，活塞杆径越大，越有利于活塞杆稳
定性通常μ在1.25～2范围内变化。考虑到活塞杆的稳定性和强度，常取μ=2。
d=D
mm
式中： d——活塞杆外径
D ——缸筒内径
μ——速度比
取d=140mm；参照无缝钢管系列，选用φ152×25钢管
5、最小导向长度H的确定：
活塞杆全伸时，活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离叫
最小导向长度H（见图13）。通常H≥
+。图中活塞支承面长度
B=（0.6～1.0）D，导向套滑动面长度A=（0.6～1.0）d，中间隔套C可在不过分增加A和B 的情况下保证最小导向长度。
CDZ50变幅液压缸最小导向长度：
H≥
mm
其中：L2——液压缸工作行程
D——液压缸缸筒内径
H——最小导向长度
6、活塞杆稳定性校核：
当受压作用液压缸的活塞杆直径d小于液压缸安装长度L的十分之一时，须进行压杆稳定性校核，要求达到：
F1＜
式中：F1——液压缸承受的最大压力
Fk——液压缸不失稳的临界负载
ηk——安全系数，ηk=2 ～4
当ψ=
时，用欧拉公式计算临界力Fk
Fk=
(N)
当ψ<ψ2 时，按下式计算：Fk=
(N)
CDZ50变幅缸：
L=L1+L2=2242+2087=4329(mm)
d=140mm，系两端铰支，查表ψ2=1
J=
(其中：d1=102mm活塞杆内径)
==13544033.46（mm）4
A=
=
=7222.52（mm）2
rk=
=
=43.304(mm)
ψ=
>ψ1=85
采用欧拉公式计算临界力：
Fk=
=14.49×105(N)
n=
=2.37>2
稳定性合格
式中：ψ——活塞杆计算柔性系数
ψ1——柔性系数，对于钢ψ1=85
ψ2——取决于液压缸支承状况的末端系数（又称长度折算系度），由设计手册查取。
rk——活塞杆横截面最小回转半径，rk=(mm)
E——活塞杆材料的弹性模量，对于钢E=2.06×105Mpa
J——活塞杆横截面惯性矩（mm4）
A——活塞杆横截面面积（mm2）
F ——由材料强度决定的试验值，对于钢取f=490Mpa
α——系数，对于钢取α=
以上计算都将变幅油缸看作一个等截面杆，实际上，缸体的截面总是大于活塞杆的，整个变幅缸是一个变截面构件，因此上述计算结果偏于安全的，要作较为经济的计算则应按变截面杆件计算临界力，此处不再论述。
7、活塞杆强度校核
压杆不失稳的液压缸不一定就不会破坏，还有活塞杆的强度问题，
因此必须按下式作强度校核：
变幅缸：
σ=
=85.91Mpa〈
=180Mpa
算得CDZ50变幅液压缸的强度校核合格。
式中：σ——计算应力（MPa）
σS——活塞杆材料屈服极限，对于45号钢σS=360Mpa
a———由配合间隙和自重引起的液压缸初挠度，通常取0.5%
F1、A、Fk、d、L意义同前。
